一種基于ccd視覺(jué)光柵式三等金屬線紋尺標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及長(zhǎng)度計(jì)量領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于CCD視覺(jué)光柵式=等金屬線 紋尺標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 線紋計(jì)量是長(zhǎng)度計(jì)量的一個(gè)主要內(nèi)容，是利用線紋尺進(jìn)行的計(jì)量。線紋尺（鋼直 尺）是幾何量計(jì)量的一種主要的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，它W兩刻線間的距離來(lái)復(fù)現(xiàn)長(zhǎng)度量值。線紋計(jì) 量在現(xiàn)代社會(huì)中廣泛應(yīng)用，線紋量值是否準(zhǔn)確統(tǒng)一對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)將產(chǎn)生重大影響。
[0003]目前，對(duì)鋼直尺的測(cè)量方法和原理還是停留在傳統(tǒng)的、機(jī)械式的比較測(cè)量。將S等 標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺與被檢尺分別放在鋼直尺檢定臺(tái)上，使被檢尺的刻線面與標(biāo)準(zhǔn)尺的尺邊同 在同一平面上。調(diào)整被檢尺，使其線紋軸線與標(biāo)準(zhǔn)尺的尺邊平行，使標(biāo)準(zhǔn)尺的首段或末端線 紋與被檢尺的端邊對(duì)齊，用標(biāo)準(zhǔn)尺所附的兩個(gè)7倍放大鏡在標(biāo)準(zhǔn)尺上讀出被檢尺的誤差。
[0004] 在測(cè)量工作過(guò)程中，分辨率引入的不準(zhǔn)確度、=等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的示值誤差引 起的不確定度、違背阿貝原則引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，為影響最大的不確定來(lái)源。如直尺和= 等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺之間的平行度稍微有所變化，就會(huì)使該次的測(cè)量不確定度超出評(píng)價(jià)要求，導(dǎo) 致鋼直尺示值誤差符合性評(píng)定不合格。因此測(cè)量工作過(guò)程繁瑣，人工數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜，檢 定過(guò)程非常緩慢，耗時(shí)耗力，工作效率低，而且容易使檢定合格與否誤判。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為克服現(xiàn)有=等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺裝置的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于CCD視 覺(jué)光柵式=等金屬線紋尺標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] 本實(shí)用新型包括鋼直尺、0級(jí)平板底座、CCD視覺(jué)系統(tǒng)、讀數(shù)頭、光柵尺、絲杠和歷I 人機(jī)界面顯示屏；鋼直尺通過(guò)夾具裝置水平固定安裝在0級(jí)平板底座上，鋼直尺上的刻線 面朝上，在X軸、Y軸、Z軸、XY向、YZ向、ZX向不出現(xiàn)移動(dòng)或偏擺的變化，軸向運(yùn)動(dòng)控制系 統(tǒng)包括絲杠、套在絲杠上的絲桿螺母W及電機(jī)，電機(jī)的輸出軸與絲桿同軸連接，絲桿水平安 裝在鋼直尺上方并與鋼直尺平行；光柵式測(cè)量系統(tǒng)包括讀數(shù)頭和光柵尺，光柵尺安裝在導(dǎo) 軌后側(cè)平面上并與絲杠軸向平行，光柵尺刻線垂直方向朝上；讀數(shù)頭與CCD視覺(jué)系統(tǒng)均通 過(guò)專用連接塊固定安裝在軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的絲桿螺母上，讀數(shù)頭基面垂直方向朝下，讀 數(shù)頭和光柵尺的平行度保證在0.1mm之內(nèi)，讀數(shù)頭和光柵尺的間隙控制在0.8+0. 08mm之 內(nèi)；CCD視覺(jué)系統(tǒng)連接歷I人機(jī)界面顯示屏。
[000引還包括PLC工控系統(tǒng)，PLC工控系統(tǒng)分別與軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的電機(jī)、光柵式測(cè)量 系統(tǒng)的讀數(shù)頭和歷I人機(jī)界面顯示屏連接。
[0009] 所述的CCD視覺(jué)系統(tǒng)為顯微鏡頭，顯微鏡頭豎直向下朝向鋼直尺的刻線。
[0010] 所述的夾具裝置包括基座、彈黃及推壓板，推壓板一側(cè)面經(jīng)彈黃彈性連接基座，推 壓板另一側(cè)面推壓鋼直尺將其固定，推壓板上設(shè)有用于推動(dòng)的空屯、把手。推壓板的空屯、把 手可w將壓板推向基座該一端；在松開(kāi)推壓板的空屯、把手后，推壓板借助彈黃的彈性力可 將鋼直尺壓穩(wěn)固定，保證了的工作穩(wěn)定性，操作十分方便，減少了工作量。
[0011] 所述的軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括用于連接電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)的電子手輪。當(dāng)電子手輪 工作時(shí)，電子手輪內(nèi)置編碼器產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)指揮電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。絲桿與電機(jī)的輸出軸 同軸連接，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿螺母及安裝在專用連接塊上的讀數(shù)頭與 CCD視覺(jué)系統(tǒng)軸向運(yùn)動(dòng)。
[0012] 實(shí)用新型是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)于一體的高精度、高科技的測(cè)量裝置。由 光學(xué)顯微鏡對(duì)待測(cè)位置尺寸進(jìn)行高倍率光學(xué)放大成像，經(jīng)過(guò)CCD攝像機(jī)系統(tǒng)放大后的影像 送入人機(jī)界面。
[0013] CCD視覺(jué)系統(tǒng)采集圖像，雙刻線發(fā)生器在屏幕上產(chǎn)生的視頻雙刻線為基準(zhǔn)，對(duì)被位 置進(jìn)行瞄準(zhǔn)測(cè)量，并通過(guò)工作臺(tái)帶動(dòng)光柵讀數(shù)頭在軸向上移動(dòng)，工作臺(tái)位移量的數(shù)據(jù)由化C 工控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而對(duì)鋼直尺的檢定測(cè)量工作。
[0014] 本實(shí)用新型同現(xiàn)有的=等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺裝置相比，其有益效果是：
[0015] 本實(shí)用新型采用CCD視覺(jué)系統(tǒng)，利用線性激光將光線投射到工件表面，由線陣CCD 攝像機(jī)獲取工件表面的圖像并進(jìn)行處理。采用光柵測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)讀數(shù)頭集成的內(nèi)置細(xì)分 電路，輸出分辨率從0. 1ym的數(shù)字信號(hào)，示值精度可達(dá)2ym/lOOOmm。
[0016] 本實(shí)用新型采用PLC工控系統(tǒng)，集成高位計(jì)數(shù)脈沖端口w及RS232、RS485通訊協(xié) 議端口，實(shí)現(xiàn)中央處理器的功能。
[0017] 本實(shí)用新型采用歷I人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的CCD視圖，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn) 對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、儲(chǔ)存等功能，操作方便、安全直觀。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的S維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本實(shí)用新型各個(gè)部件連接示意圖。
[0020] 圖3為本實(shí)用新型CCD視覺(jué)系統(tǒng)采集的影像圖。
[0021] 圖4為本實(shí)用新型夾具裝置的局部放大圖。
[0022] 圖5為本實(shí)用新型軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)部件和結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
[0023] 圖中；1為鋼直尺，2為夾具裝置，3為CCD視覺(jué)系統(tǒng)，4為讀數(shù)頭，5為光柵尺，6為 0級(jí)平板底座，7為歷I人機(jī)界面顯示屏，8為電子手輪，9為PLC工控系統(tǒng)，10為專用連接 塊，11為絲杠，12為絲桿螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[00巧]如圖1所示，本實(shí)用新型包括鋼直尺1、0級(jí)平板底座6、CCD視覺(jué)系統(tǒng)3、讀數(shù)頭4、 光柵尺5、電子手輪8、絲杠11和歷I人機(jī)界面顯示屏7 ;鋼直尺1通過(guò)夾具裝置2水平固 定安裝在0級(jí)平板底座6上，在X軸、Y軸、Z軸、XY向、YZ向、ZX向不出現(xiàn)移動(dòng)或偏擺的變 化，軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括絲桿11、套在絲桿上的絲桿螺母12W及電機(jī)，電機(jī)的輸出軸與 絲桿11同軸連接，絲桿11水平安裝在鋼直尺1上方并與鋼直尺1平行；光柵式測(cè)量系統(tǒng)包 括讀數(shù)頭4和光柵尺5,光柵尺安裝在導(dǎo)軌后側(cè)平面上并與絲杠11軸向平行，光柵尺5刻線 垂直方向朝上；讀數(shù)頭4與CCD視覺(jué)系統(tǒng)3均通過(guò)專用連接塊10固定安裝在軸向運(yùn)動(dòng)控制 系統(tǒng)的絲桿螺母12上，讀數(shù)頭4基面垂直方向朝下，讀數(shù)頭4和光柵尺5的平行度保證在 0. 1mm之內(nèi)，讀數(shù)頭4和光柵尺5的間隙控制在（0.8 + 0. 08)mm之內(nèi)；CCD視覺(jué)系統(tǒng)3連接 歷I人機(jī)界面顯示屏7。
[002引如圖2所示，本實(shí)用新型還包括PLC工控系統(tǒng)9,PLC工控系統(tǒng)9分別與軸向運(yùn)動(dòng) 控制系統(tǒng)的電機(jī)、光柵式測(cè)量系統(tǒng)的讀數(shù)頭4和歷I人機(jī)界面顯示屏7連接。
[0027] 如圖3所示，CCD視覺(jué)系統(tǒng)3為顯微鏡頭，顯微鏡頭朝向鋼直尺1的刻線，采集到 的鋼直尺1的刻線。
[0028] 歷I人機(jī)界面顯示屏7中有運(yùn)動(dòng)按鍵，通過(guò)運(yùn)動(dòng)按鍵或電子手輪8可驅(qū)動(dòng)軸向運(yùn)動(dòng) 控制系統(tǒng)4工作。
[0029]本實(shí)用新型由CCD視覺(jué)系統(tǒng)3直接獲取鋼直尺1的刻線圖象及位置，由光柵式測(cè) 量系統(tǒng)5精確獲取軸向測(cè)量讀數(shù)，在歷I人機(jī)界面顯示屏7中動(dòng)態(tài)輸出。
[0030] 如圖4所示，夾具裝置2包括基座、彈黃及推壓板，推壓板的空屯、把手可W將壓板 推向基座該一端；在松開(kāi)推